JP3907794B2 - Autofocus device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば監視カメラやビデオカメラ等の各種撮像機器において、被写体の焦点を自動的に調節するオートフォーカス装置に関し、特に光学系を介して得られる被写体像を基に焦点を自動調節する所謂受動(パッシブ)式のオートフォーカス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のような受動式のオートフォーカス装置として、例えば、撮像素子から得られる映像信号の中から高周波成分を抽出して、この抽出した高周波成分のレベル(大きさ)が最大になるように光学系を駆動するものが知られている。これは、上記高周波成分のレベルが、光学系により結像される被写体像の先鋭度に相関することを利用したもので、即ち、上記高周波成分のレベルが最大となる位置が、光学系の合焦位置となる。
【0003】
ここで、一般の被写体を撮影した場合(例えばカメラの視野全体にわたって一様な壁面等の特殊な被写体を撮影した場合を除く)の光学系の位置(例えばフォーカスレンズの繰出量)と、この光学系の位置に対する上記高周波成分のレベルとの関係の一例を、図7に示す。この場合、上記高周波成分のレベルは、同図に実線のグラフで示すように、光学系の位置に対して概略山状に変化する。そして、この山状のグラフの頂上Pに対応する位置が、合焦位置となる。従って、被写体に焦点を合わせるには、上記グラフの頂上Pを見つけて、そこに光学系を移動させればよい。これを実現するために、従来、一般によく知られている山登り方式により、上記頂上Pを見つけている。
【0004】
即ち、同図において、光学系が例えばO地点にあるとすると、まず、最初に、光学系を予め定めた方向、例えばFAR(遠距離)方向に所定量Nだけ(Q地点まで)移動させて、このときの高周波成分のレベル変化を監視する。そして、このレベル変化が増加傾向にあるときには、光学系が上記頂上Pに向かって、即ち合焦方向に向かって移動しているものと見なして、更に光学系を同一方向に移動させる。一方、上記レベル変化が同図に示すように減少傾向にあるときには、光学系が上記頂上Pとは反対の方向に向かって、即ち所謂ピンぼけ方向に向かって移動しているものと見なす。従って、この場合には、上記方向とは反対のNEAR(近接)方向に向けて光学系を移動させる。
【0005】
そして、上記のように頂上Pに向けて光学系を移動させながら高周波成分のレベルを監視し、この高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じて所定のレベルαだけ減少するまで(R地点まで)光学系を移動させて、上記頂上Pの位置を確認する。そして、このように頂上Pの位置を確認した後、この確認して得た頂上Pの位置に光学系を戻せば、一連の合焦動作を実現できる。
【0006】
ところで、この従来の山登り方式によれば、上記頂上Pを正確に見つけ出すために、比較的に遅い速度で光学系を移動させている。従って、合焦動作に、比較的に長い時間を要するという問題がある。
【0007】
また、上記高周波成分のレベルの絶対値は、一般に、被写体の照度(明るさ)に応じて変化することが知られている。例えば、被写体の照度が低い場合には、上記高周波成分のレベルは、同図に点線のグラフで示すように、実線のグラフよりも小さくなる。これに対して、上記従来の山登り方式によれば、上述した頂上PからR地点に至るレベルの減少量αは、被写体の照度に関係なく、常に一定とされている。従って、上記のように被写体の照度が低くなると、上記頂上PからR地点までの距離が長くなり、その分、光学系の移動量が増加して、より合焦動作に時間が掛かるという問題もある。
【0008】
更に、光学系の性能や品質によっては、例えば図8に示すように、上記頂上(合焦位置)P以外の所謂ピンぼけ位置において、比較的に小さいピークP’、P’が生じる場合がある。これらのピークP’、P’は、一般に、偽解像(或いは擬似解像:spurious resolution )と呼ばれているもので、もし、この偽解像P’、P’の頂点部分に光学系を移動させた場合、被写体像に、例えば2線ぼけや黒白反転等の好ましくない現象が生じることが知られている。ところが、このような偽解像P’、P’が発生した場合、従来の山登り方式による合焦動作では、この偽解像P’、P’と合焦位置Pとを間違って認識してしまうことがある。例えば、光学系の最初の位置(O地点)が、同図に示すように、合焦位置PとFAR側(同図の左側)の偽解像P’との間の谷間にあるとする。この場合、最初に所定量Nだけ光学系をFAR側に移動させる時点で、このFAR側の偽解像P’を合焦位置Pとして誤認識してしまうという不具合が生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明が解決しようとする問題点は、上記従来の山登り方式による合焦動作では、合焦位置Pを見つけ出すのに時間が掛かるという点と、上記偽解像P’、P’を合焦位置として誤認識してしまうという点である。
【0010】
そこで、本発明は、上記従来の山登り方式よりも短時間で合焦位置Pを見つけ出すことのできるオートフォーカス装置を提供することを目的とする。また、上記偽解像P’、P’が発生したとしても、これらの影響を受けることなく、正しい合焦位置Pを見つけ出すことも、本発明の目的とするところである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、第1の発明は、結像機能を備えた光学系と、この光学系によって結像された被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、上記映像信号の中から高周波成分を抽出する抽出手段と、抽出された上記高周波成分のレベルを検出しその検出レベルに基づいて制御信号を生成する制御手段と、上記制御信号に基づいて上記光学系をその光軸方向に沿って移動させて該光学系と上記撮像手段の結像面との間の距離を変化させる駆動手段と、を具備する。そして、制御手段は、上記光学系を所定の方向に移動させる初期動作と、この初期動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向にあるとき上記光学系を上記所定の方向に高速で移動させ、上記高周波成分のレベルが減少傾向にあるとき上記光学系を上記所定の方向とは反対の方向に高速で移動させる高速動作と、この高速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転じた時点から或る第1のレベル量だけ低下したとき、上記光学系を、上記高速動作における上記光学系の移動方向とは反対方向に上記高速動作における移動速度よりも遅い速度で移動させる低速動作と、この低速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じたことを確認した後、撮像素子の結像面に対する光学系の合焦位置であると認識した位置に当該光学系を移動させる微調節動作と、を上記駆動手段に実行させるよう上記制御信号を生成する。
【0012】
さらに、制御手段は、低速動作における高周波成分のレベルの最大値と第2のレベルとを比較して、当該最大値が第2のレベル以上であるとき、当該最大値に対応する光学系の位置を、合焦位置であると認識する。一方、当該最大値が第2のレベルよりも小さいときは、光学系が移動可能な全範囲にわたって当該光学系を移動させるように上記制御信号を生成すると共に、当該全範囲にわたる光学系の移動期間中に上記高周波成分のレベルが最大となる位置を、合焦位置であると認識する。そして、第2のレベルとして、上記高周波成分に偽解像が発生したときの当該偽解像のピーク値よりも大きく、かつ光学系が合焦位置にあるときの当該高周波成分のレベルよりも小さい値が設定された、オートフォーカス装置である。
【0013】
なお、ここでは、光学系を移動させたとき、この光学系の移動位置に対して、上記高周波成分のレベルが、例えば上述した図7に示すように概略山状に変化し、この山の頂上Pが、合焦位置となることを前提とする。
【0014】
即ち、この第1の発明によれば、光学系は、初期動作において、所定の方向に移動する。そして、この初期動作において、高周波成分のレベルが増加傾向にあるときには、光学系が合焦位置に向かって移動しているものと見なすことができるので、光学系は、高速動作において、上記初期動作と同一の方向に向かって更に高速で移動する。一方、上記初期動作において、高周波成分のレベルが減少傾向にあるときは、光学系が合焦位置とは反対の方向に向かって、即ちピンぼけ方向に向かって移動しているものと見なすことができるので、この場合には、光学系は、高速動作において、上記初期動作とは反対の方向に向かって高速で移動する。
【0015】
そして、光学系は、上記高速動作において、高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転じた時点から或る第1のレベル量だけ低下するまで移動した後、低速動作に入る。この低速動作において、光学系は、上記高速動作における移動方向とは反対方向に向けて低速で移動して、上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じる位置、即ち合焦位置を確認する。そして、光学系は、上記合焦位置を確認した後、微調節動作において、上記低速動作で確認して得た合焦位置に、例えば高速で移動して、一連の合焦動作を終了する。
【0016】
つまり、この第1の発明も、上述した従来技術と同様に、山登り方式により合焦位置を求めるものであるが、この第1の発明によれば、上記一連の合焦動作のうち、光学系が低速で動作するのは、低速動作時(詳しくは、高周波成分のレベルが、合焦位置におけるレベルから上記第1のレベル量だけ低下したところから、合焦位置を確認するまでの間)のみである。また、この低速動作時に、合焦位置を確認するので、正確な焦点調節を実現できる。
【0017】
ただし、上述の図8に示すような偽解像P’、P’が発生した場合、当該偽解像P’、P’のピークが、合焦位置として誤認識される場合がある。
【0018】
そこで、この第1の発明では、制御手段が、さらに、低速動作における高周波成分のレベルの最大値と、或る第2のレベルとを、比較する。ここで、例えば、当該最大値が第2 のレベル以上である場合、制御手段は、当該最大値に対応する光学系の位置を合焦位置であると認識する。そして、上述の如く、微調節動作において、当該合焦位置であると認識した位置に、光学系を移動させる。一方、低速動作における高周波成分のレベルの最大値が第2レベルよりも小さい場合は、当該最大値は偽解像P’、P’のピークであると認識する。そして、光学系が移動可能な全範囲にわたって当該光学系を例えば低速移動させると共に、この移動期間中に高周波成分のレベルが最大となる位置を合焦位置であると認識する。そして、最終的に、微調節動作において、当該合焦位置であると認識した位置に、光学系を移動させて、一連の合焦動作を終了する。
【0019】
なお、上述したように、第2のレベルとしては、偽解像P’、P’のピーク値よりも大きく、かつ合焦位置における高周波成分のレベル(最大値)よりも小さい値が、設定される。
【0020】
この第1の発明においては、上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベル、即ち被写体の照度(或いは輝度、コントラスト)に応じて上記第1のレベル量を変化させる第1のレベル可変手段を、設けてもよい。
【0021】
即ち、上述したように、上記高周波成分のレベル変化は、被写体の照度が高い(明るい)ほど、合焦位置付近において急峻となり、被写体の照度が低い(暗い)ほど、上記レベル変化は緩やかになる。従って、例えば、被写体の照度に関係なく、上記第1のレベル量を一定とすると、合焦位置と、高周波成分のレベルが最大値から上記第1のレベル量だけ低下する位置(光学系が高速動作から低速動作に変移する位置)と、の間の距離は、被写体の照度が低くなるほど長くなる。即ち、被写体の照度が低いほど、光学系の移動量が多くなり、その分、合焦動作に時間が掛かる。
【0022】
これに対して、上述のような第1のレベル可変手段を設ければ、被写体の照度が低いほど、上記第1のレベル量は小さく設定され、被写体の照度が高いほど、第1のレベル量は大きく設定される。従って、被写体の照度が低くても、上記第1のレベルが一定(不変)である場合に比べて、光学系の移動距離(即ち、合焦位置と、高周波成分のレベルが最大値から上記第1のレベル分だけ低下する位置と、の間の距離)が長くなることはない。即ち、特に被写体の照度が低いときに、上記第1のレベルを不変(一定)とする場合よりも、合焦動作に要する時間を短縮できる。
【0023】
さらに、この第1の発明においては、上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第2のレベルを変化させる第2のレベル可変手段を、設けてもよい。
【0024】
即ち、被写体の照度に応じて高周波成分のレベルが変化するのと同様に、一般に、被写体の照度に応じて上記偽解像P’、P’のピーク値が変化することも知られている。具体的には、被写体の照度が高い(明るい)ときには上記偽解像P’、P’のピーク値が高くなり、被写体の照度が低い(暗い)ときには上記偽解像P’、P’のピーク値は低くなる。
【0025】
ここで、例えば、上記第2のレベルが、被写体の照度に関係なく一定で、かつ比較的に低いレベルであるとする。この場合、被写体の照度が高くなると、上記偽解像P’、P’のピーク値が、上記第2のレベルを越えてしまうことがある。このように、偽解像P’、P’のピーク値が第2のレベルを越えてしまうと、上記低速動作(及び高速動作)において高周波成分のレベルが最大となる位置が、真の合焦位置Pであるのか、それとも偽解像P’、P’のピークであるのかを、見極めることができなくなるという不具合を生じる。
【0026】
また、上記とは逆に、第2のレベルが、被写体の照度に関係なく比較的に高いレベルで一定であるとする。この場合、被写体の照度が極端に低くなると、高周波成分のレベルの最大値、即ち合焦位置Pにおける高周波成分のレベルまでもが、上記第2のレベルよりも低くなることがある。従って、例えば上記低速動作において合焦位置Pを見つけ出したとしても、これを偽解像P’、P’のピークであると誤認識してしまうことがある。そして、このように誤認識した場合には、光学系は、上述したように、FAR側端部からNEAR側端部までの全移動範囲を低速移動することになるので、合焦動作に長い時間が掛かることになる。
【0027】
これに対して、上述のような第2のレベル可変手段を設ければ、被写体の照度に応じて、即ち上記偽解像P’、P’及び高周波成分全体のピーク値に応じて、上記第2のレベルが変化する(詳しくは、被写体の照度が高いときは、第2のレベルが高く設定され、被写体の照度が低いときには、第2のレベルは低く設定される)。従って、低速動作において高周波成分のレベルが最大となる位置が、真の合焦位置Pであるのか、それとも偽解像P’、P’のピークであるのかを、被写体の照度に関係なく、正しく判定できる。
【0028】
第2の発明は、結像機能を備えた光学系と、この光学系によって結像された被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、上記映像信号の中から高周波成分を抽出する抽出手段と、抽出された上記高周波成分のレベルを検出しその検出レベルに基づいて制御信号を生成する制御手段と、上記制御信号に基づいて上記光学系をその光軸方向に沿って移動させて該光学系と上記撮像手段の結像面との間の距離を変化させる駆動手段と、を具備する。そして、制御手段は、光学系を所定の方向に移動させる初期動作と、この初期動作において高周波成分のレベルが第3のレベル差以上変化しかつ増加傾向にあるとき光学系を所定の方向に高速で移動させ、当該初期動作において高周波成分のレベルが第3のレベル差以上変化することなく光学系がその移動可能な範囲の一端まで移動するかまたは該高周波成分のレベルが減少傾向にあるとき光学系を所定の方向とは反対の方向に高速で移動させる高速動作と、この高速動作において高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転じた時点から第1のレベル量だけ低下したとき、光学系を、高速動作における光学系の移動方向とは反対方向に当該高速動作における移動速度よりも遅い速度で移動させる低速動作と、この低速動作において高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じたことを確認した後、当該低速動作における高周波成分のレベルの最大値に対応する位置に光学系を移動させる微調節動作と、を上記駆動手段に実行させるように上記制御信号を生成する。そして、第3のレベル差として、高周波成分に偽解像が発生したときの当該偽解像のピーク・トゥー・ピーク値よりも大きく、かつ当該高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値よりも小さい値(レベル差)が設定された、オートフォーカス装置である。
【0029】
即ち、この第2の発明においても、第1の発明と同様に、光学系は、初期動作において、所定の方向に移動する。そして、この初期動作において、高周波成分のレベルが増加傾向にあるときには、当該光学系は、高速動作において、初期動作と同一の方向に向かって更に高速で移動する。一方、初期動作において、高周波成分のレベルが減少傾向にあるときは、光学系は、高速動作において、上記初期動作とは反対の方向に向かって高速で移動する。そして、光学系は、高速動作において、高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転じた時点から或る第1のレベル量だけ低下するまで移動した後、低速動作に入る。この低速動作において、光学系は、上記高速動作における移動方向とは反対方向に向けて低速で移動して、上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じる位置、即ち合焦位置を確認する。そして、光学系は、微調節動作において、当該低速動作で確認して得た合焦位置に、例えば高速で移動して、一連の合焦動作を終了する。
【0030】
ここで、今、上記偽解像P’、P’が発生しており、この偽解像P’、P’上に光学系が位置しているものとする。この状態で、上記合焦動作を開始すると、光学系は、初期動作において、上記偽解像P’、P’上を移動することになる。この場合、例えば単に、当該偽解像P’、P’上を移動することによる高周波成分のレベルの増減傾向に基づいて、高速動作における光学系の移動方向が決定されるとすると、結果的に、誤った移動方向が決定されることになる。
【0031】
そこで、この第2の発明では、初期動作において、高周波成分のレベルが、偽解像P’、P’のピーク・トゥー・ピーク値よりも大きく、かつ当該高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値よりも小さい第3のレベル差以上変化したときに初めて、そのレベル変化の増減傾向に基づいて、高速動作における光学系の移動方向を決定する。なお、初期動作において、高周波成分のレベルが上記第3のレベル差以上変化する以前に、光学系がその移動可能範囲の一端(例えばFAR側端部またはNEAR側端部)まで移動した場合には、光学系が、偽解像P’、P’上を移動しているものと見なすことができる。従って、この場合は、この初期動作における移動方向とは反対の方向を、高速動作における光学系の移動方向とする。
【0032】
なお、この第2の発明においても、第1の発明と同様に、映像信号の信号レベルに応じて第1のレベル量を変化させる第1のレベル可変手段を、設けてもよい。
【0033】
また、上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第3のレベル差を変化させる第3のレベル可変手段を、設けてもよい。
【0034】
即ち、今、第3のレベル差が、被写体の照度に関係なく一定であるとする。この場合、被写体の照度が高くなると、上記偽解像P’、P’のピーク・トゥー・ピーク値が、上記第3のレベル差よりも大きくなることがある。このように、偽解像P’、P’のピーク・トゥー・ピーク値が第3のレベル差よりも大きくなると、上記初期動作において、光学系が偽解像P’、P’上を移動しているか否かを見極めることができなくなるという不具合を生じる。これとは逆に、被写体の照度が極端に低くなると、高周波成分全体のピーク・トゥー・ピーク値までもが、上記第3のレベル差よりも小さくなることがある。この場合、初期動作において、高周波成分のレベルが上記第3のレベル差以上変化することがないので、常に、当該初期動作における移動方向とは反対の方向が、高速動作における光学系の移動方向とされる。つまり、間違った移動方向を決定してしまうことがある。
【0035】
これに対して、上述のような第3のレベル可変手段を設ければ、被写体の照度が高いときには、上記第3のレベル差が大きく設定され、被写体の照度が低いときには、第3のレベル差が小さく設定される。従って、高速動作における光学系の移動方向を、正確に求めることができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
本発明に係るオートフォーカス装置の一実施の形態について、図1から図6を参照して説明する。なお、本実施の形態のオートフォーカス装置も、上述した従来の受動式のオートフォーカス装置と同様に、被写体を撮像して得た映像信号の中から高周波成分を抽出して、この抽出した高周波成分のレベルが最大となる位置を、基本的には山登り方式により見つけ出すというものである。
【0037】
図2に、本実施の形態の概略構成を表わすブロック図を示す。同図において、1は、例えばフォーカスレンズ等の結像(集光)機能を備えた光学系で、この光学系1によって写し出される図示しない被写体の被写体像は、例えばCCD型の撮像素子2の受光面2a上に結像され、ここで映像信号に変換される。そして、この撮像素子2によって変換された映像信号は、前置増幅器3によって増幅された後、図示しないビデオ信号処理回路によって各種信号処理が施される。
【0038】
また、上記前置増幅器3によって増幅された映像信号は、照度検出回路4及びハイ・パス・フィルタ(以下、HPFと言う。)5にも、それぞれ入力される。このうち、照度検出回路4は、上記映像信号の振幅から、被写体の照度を間接的に検出するもので、その検出結果を、例えば図示しないCPU(中央演算処理装置)を備えた制御回路6に入力する。一方、HPF5は、上記映像信号の中から高周波成分を抽出するもので、このHPF5によって抽出された高周波成分もまた、上記制御回路6に入力される。
【0039】
制御回路6は、入力された上記被写体の照度情報及び高周波成分に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を駆動回路7に供給する。駆動回路7は、この供給された制御信号に従って、フォーカス駆動用モータ(以下、単にモータと言う。)8を駆動し、これによって、光学系1と撮像素子2の受光面2aとの距離を調節する。
【0040】
なお、制御回路6は、これに入力される上記照度情報及び高周波成分のうち、焦点調節の対象とする領域として予め設定された所謂測距領域内の成分に基づいて、上記制御信号を生成する。また、上記モータ8は、例えばステッピング・モータ構成とされている。そして、図示しないが、光学系1の移動範囲の端部、即ちNEAR側端部及びFAR側端部には、これら各端部に光学系1が到達したことを検出するための端部検出手段が設けられており、この端部検出手段の出力信号も上記制御回路6に入力される。なお、端部検出手段は、例えばフォト・インタラプタ等の光発受光素子により構成されている。
【0041】
ところで、上記図2の構成により一般の被写体を撮影した場合(例えばカメラの視野全体にわたって一様な壁面等の特殊な被写体を撮影した場合を除く)、光学系1の位置(即ち光学系1と撮像素子2の受光面2aとの距離)と、この光学系1の位置に対する上記高周波成分のレベルとの関係は、上述した図7と同様に、例えば図1のようになる。即ち、上記高周波成分のレベルは、同図に実線のグラフで示すように、光学系1の位置に対して概略山状に変化し、この山状のグラフの頂上Pに対応する位置が、合焦位置となる。
【0042】
そこで、本実施の形態においては、光学系1が例えばO地点にあるとすると、まず、最初に、光学系1を予め定めた方向、例えばFAR方向に一定距離、例えばNパルス分だけ(Q地点まで)比較的に遅い速度で移動させて、このときの高周波成分のレベル変化を監視する。そして、このレベル変化が増加傾向にあるときには、光学系1が上記合焦位置Pに向かって移動しているものと見なして、更に光学系1を同一方向に向けて、今度は比較的に速い速度で移動させる。一方、上記レベル変化が同図に示すように減少傾向にあるときには、光学系1が上記合焦位置Pとは反対の方向に向かって、即ち所謂ピンぼけ方向に向かって移動しているものと見なす。従って、この場合には、上記方向とは反対のNEAR(近接)方向に向けて光学系1を比較的に速い速度で移動させる。
【0043】
そして、上記のように頂上Pに向けて光学系1を高速移動させながら高周波成分のレベルを監視する。そして、この高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じて所定のレベルαだけ減少するまで、即ち同図に示すR地点まで、光学系1を高速移動させて、上記合焦位置Pを通過したことを確認する。そして、今度は、上記R地点から反対方向に向けて光学系1を比較的に遅い速度で移動させて、再度、上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じる合焦位置Pを確認した後(即ち同図におけるS地点に達した後)、この確認して得た合焦位置Pに光学系1を比較的に速い速度で移動させて、一連の合焦動作を終了する。
【0044】
なお、上記図1において、光学系1を、最初のO地点からQ地点に移動させることが、特許請求の範囲に記載の初期動作に対応し、Q地点からR地点に向けて比較的に速い速度で移動させることが、高速動作に対応する。そして、光学系1を、R地点からS地点まで比較的に遅い速度で移動させることが、特許請求の範囲に記載の低速動作に対応し、S地点から合焦位置Pまで比較的に速い速度で移動させることが、微調節動作に対応する。
【0045】
このように、本実施の形態においても、上述した従来技術と同様に、山登り方式により合焦位置Pを見つけている。しかし、本実施の形態によれば、最初から光学系を低速で移動させるという上述した従来技術とは異なり、図1におけるR地点からS地点までの区間のみ(若しくは、このR−S区間と初期動作時のO−Q区間のみ)、光学系1を低速で移動させている。従って、上記従来技術に比べて、短時間で合焦位置Pを見つけ出すことができる。また、光学系1を低速移動させる上記R−S区間において、合焦位置Pを確認するので、合焦精度は保たれる。
【0046】
また、上述したように、被写体の照度が低下すると、これに応じて高周波成分のレベルも、例えば図1に点線のグラフで示すように全体的に小さくなり、合焦位置P付近での変化が緩やかになる。ここで、例えば、上記合焦位置Pにおける高周波成分のレベルとR地点における高周波成分のレベルとの相対差αを一定とすると、被写体の照度が低いほど、上記合焦位置PとR地点との距離が長くなり、その結果、合焦動作が長時間化することは、図1からも明らかである。そこで、本実施の形態においては、上述した照度検出回路4によって検出して得た被写体の照度に応じて上記相対差αを変化させており、例えば図1に示すように被写体の照度が低いときには上記相対差αを小さくすることによって、上記合焦位置PとR地点との距離が長くならないようにしている。なお、上記相対差αが、特許請求の範囲に記載の第1のレベル量に対応する。
【0047】
更に、上述したように、光学系1の性能や品質によっては、例えば図3に示すように、合焦位置P以外の所謂ピンぼけ位置に、偽解像P’、P’が生じることがある。そこで、本実施の形態においては、上記偽解像P’、P’のピークを合焦位置Pと間違えて認識するのを防ぐために、同図に示すように、偽解像P’、P’のピーク値よりも大きく、かつ合焦位置Pにおける高周波成分のレベル(最大値)よりも小さいレベルβを、予め設定している。そして、上述した一連の合焦動作により見つけた高周波成分のレベルの最大値と、上記レベルβとを比較して、上記最大値が上記レベルβ以上の場合に、上記最大値を、真の合焦位置Pとして認識する。
【0048】
一方、上記最大値が上記レベルβよりも小さい場合には、上記最大値は、偽解像P’、P’のピークであると見なす。そして、光学系1を、全移動範囲にわたって、例えばFAR側端部とNEAR側端部との間を低速で移動させて、この移動期間中に上記高周波成分のレベルが最大となる位置を合焦位置Pとする。
【0049】
なお、一般には、上記偽解像P’、P’についても、被写体の照度に応じて変化することが知られている。従って、例えば、被写体の照度に関係なく、上記レベルβを一定とすると、被写体の照度によっては、偽解像P’、P’のピークが上記レベルβよりも大きくなったり、或いは、合焦位置Pにおける高周波成分のレベルが上記レベルβよりも小さくなったりすることがある。この場合、上記一連の合焦動作により見つけた高周波成分のレベルの最大値が、真の合焦位置Pであるのか、それとも偽解像P’、P’のピークであるのかを、見極めることができなくなる。
【0050】
このような不具合を解消するために、本実施の形態においては、上述した照度検出回路4によって検出して得た被写体の照度に応じて、上記レベルβが、常に、偽解像P’、P’のピークよりも大きく、かつ光学系1の全移動領域における高周波成分のレベルの最大値よりも小さい値となるように、上記レベルβを調整している。なお、このレベルβをどれくらいの値に設定するのか、また被写体の照度に応じてどれくらいの割合で上記レベルβを変化させるのかについては、実験により求める。そして、このレベルβが、特許請求の範囲に記載の第2のレベル量に対応する。
【0051】
上記一連の合焦動作は、上述した制御回路6内のCPUによって制御されるが、このCPUは、例えば図4に示すフローチャートに従って駆動回路7を制御する(制御信号を生成する)ことによって、上記一連の合焦動作を実現する。なお、この図4のフローチャートに従って上記CPUを動作させるプログラムは、制御回路6内に設けられている図示しないROMやRAM構成の記憶部に記憶されている。
【0052】
即ち、CPU(制御回路6)は、まず、照度検出器4から得られる被写体の照度情報に応じて、上述した各レベルα及びβを決定する(ステップS2)。なお、このステップS2において、CPUが上記各レベルα及びβを決定することが、特許請求の範囲に記載の第1のレベル可変手段及び第2のレベル可変手段に対応する。
【0053】
そして、CPUは、HPF5から得られる高周波成分のレベルを監視しながら、FAR方向に向けて、光学系1をNパルス分だけ低速で移動させ(ステップS4)、この移動により高周波成分のレベルが増加したか否かを確認する(ステップS6)。なお、このステップS4及びS6の動作が、特許請求の範囲に記載の初期動作に対応する。
【0054】
CPUは、上記ステップS6において、高周波成分のレベルが増加したことを確認したとき(ステップS6においてYESのとき)、光学系1が合焦位置Pに向かって移動しているものと見なして、そのまま同じ方向に向けて、今度は高速で光学系1を移動させる(ステップ8)。一方、上記ステップS6において、高周波成分のレベルが減少したことを確認したとき(ステップS6においてNOのとき)は、光学系1が合焦位置Pとは反対方向に移動しているものと見なして、上記とは反対の方向に向けて、高速で光学系1を移動させる(ステップ10)。なお、これらステップS8及びS10の動作が、特許請求の範囲に記載の高速動作に対応する。
【0055】
そして、上記ステップS8またはS10により光学系1を高速移動させた状態において、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達するまでの間に、高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じて、そのピーク値から上記レベルαだけ減少したか否かを確認する(ステップS12及びS14)。ここで、上記高周波成分のレベルが、ピーク値から上記レベルαだけ低下したことを確認した場合(ステップS12においてYESの場合)には、今度は、上記高速移動とは反対の方向に向けて、光学系1を低速移動させる(ステップS16)。なお、上記ステップS12及びS14から成るループを抜けた後、このステップS16において光学系1を低速で移動させるという動作が、特許請求の範囲に記載の低速動作に対応する。
【0056】
そして、上記ステップS16により光学系1を低速移動させた状態において、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達するまでの間に、高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じたか否か、即ちピーク値を通過したか否かを確認する(ステップS18及びS20)。ここで、上記高周波成分のレベルが、ピーク値を通過したことを確認した場合(ステップS18においてYESの場合)、次に、上記ピーク値が上述したレベルβよりも大きいか否かを確認する(ステップ22)。
【0057】
上記ステップS22において、上記ピーク値が上記レベルβよりも大きい場合(ステップS22においてYESの場合)、CPUは、上記ピーク値に対応する位置が合焦位置Pであると認識して、その位置に高速で移動して(ステップS24)、一連の合焦動作を終了する。なお、上記ステップS18及びS20から成るループと、ステップS22とを抜けた後、このステップS24において光学系1を合焦位置Pに高速で移動させるという動作が、特許請求の範囲に記載の微調節動作に対応する。
【0058】
一方、上記ステップS22において、上記ピーク値が上記レベルβよりも小さい場合(ステップS22においてNOの場合)、CPUは、上記ピーク値に対応する位置が合焦位置P以外の例えば偽解像P’、P’のピークであると見なして、ステップS26に進む。このステップS26においては、CPUは、光学系1を、その全移動範囲にわたって、即ちFAR側端部とNEAR側端部との間を、例えば低速で移動させて、この移動中における高周波成分のレベルの最大値を見つけて、上記ステップS24に進む。
【0059】
なお、上記ステップS12及びS14において、高周波成分のレベルがそのピーク値から上記レベルαだけ減少するまでの間に、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達した場合(ステップS14においてYESの場合)には、CPUは、上記ステップ26に進む。また、上記ステップS18及びS20において、高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じる以前に、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達した場合(ステップS20においてYESの場合)にも、CPUは、上記ステップ26に進む。
【0060】
ところで、上記においては、偽解像P’、P’のピークを合焦位置Pのピークと間違えないようにするために、上記図3に示すようにレベルβを設定したが、これ以外の方法によっても、偽解像P’、P’の影響を回避することができる。これについて、図5を参照して説明する。
【0061】
これは、図5に示すように、初期動作におけるO−Q区間での高周波成分のレベル変化量Δが、所定のレベル差γよりも大きいか否かを確認するものである。即ち、この所定のレベル差γとして、偽解像P’、P’のピーク・トゥー・ピーク値(同図におけるA)よりも大きく、かつ高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値(同図におけるB)よりも小さい値を設定する。そして、上記O−Q区間での高周波成分のレベル変化量Δが、上記レベル差γよりも大きい場合に、このレベル変化Δの増減傾向に基づいて、それ以降の光学系1の移動方向を決定する。
【0062】
一方、上記O−Q区間での高周波成分のレベル変化量Δが、上記レベル差γに満たない場合には、同じ方向に向けて光学系1を更に移動させる。そして、この移動による高周波成分のレベル変化量Δが、上記レベルγに達した時点で、上記レベル変化量Δの増減傾向に基づいて、それ以降の光学系1の移動方向を決定する。ただし、上記レベル変化量Δが、上記レベルγに満たないうちに、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達した場合には、光学系1を、その全移動範囲にわたって、即ちFAR側端部とNEAR側端部との間を、低速移動させて、この移動中に高周波成分のレベルが最大となる位置を合焦位置Pとする。なお、ここで言う上記レベルγが、特許請求の範囲に記載の第3のレベル差に対応する。
【0063】
そして、この図5の動作を実現するためには、上述した図4のフローチャートにおけるステップS6を、図6に示すようなフローチャートに変更すればよい。
【0064】
即ち、図4のステップS4において、光学系1をFAR方向に向けてNパルス分だけ移動させた後、この移動により、高周波成分のレベルが上記レベルγ以上変化したか否かを確認する(ステップS60)。ここで、上記高周波成分のレベル変化が上記レベルγ以上である場合(YESの場合)には、そのレベル変化が、増加傾向にあるのか、或いは減少傾向にあるのかを確認する(ステップS62)。そして、このステップS62において、上記レベル変化が増加傾向にあると判断した場合には、図4におけるステップS8に進み、上記レベル変化が減少傾向にあると判断した場合には、ステップS10に進む。
【0065】
一方、上記ステップS60において、上記高周波成分のレベルが上記レベルγ以上変化していない場合(NOの場合)には、光学系1を更に同一方向に低速移動させる(ステップS64)。そして、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達するまでの間に、高周波成分のレベルが上記レベルγだけ変化したか否かを確認する(ステップS66及びS68)。ここで、上記高周波成分のレベルが、上記レベル差γ以上変化したことを確認した場合(ステップS66においてYESの場合)には、上記ステップS62に進む。ただし、上記高周波成分のレベルが上記レベル差γ以上変化することなく、光学系1がFAR側端部またはNEAR側端部に到達した場合(ステップS68においてYESの場合)には、図4のステップS10に進む。
【0066】
なお、上記レベルγについても、これを被写体の照度に応じて、即ち照度検出回路4から得られる照度情報に応じて、このレベルγが、常に、偽解像P’、P’のピーク・トゥー・ピーク値Aよりも大きく、かつ高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値Bよりも小さい値となるように変化させてもよい。この場合、図4のフローチャートにおけるステップS2において、照度に応じてα、β及びγの各レベルを決定するようプログラムすればよい。なお、このステップS2において、CPUが上記各レベルγを決定することが、特許請求の範囲に記載の第3のレベル可変手段及び第2のレベル可変手段に対応する。
【0067】
また、このように初期動作における高周波成分のレベル変化量Δと、上記所定のレベルγとを比較することによって、偽解像P’、P’の影響を回避する場合には、上述したレベルβを用いて、このレベルβと高周波成分のピーク値とを比較するという手順は、必須要件とはならない。即ち、図4のフローチャートにおけるステップS6を、図6のフローチャートに替えた場合には、図4のフローチャートにおけるステップS22は省略してもよい。勿論、このステップS22を省略した場合には、図4のフローチャートにおけるステップS2において、レベルβを決定する必要もなくなる。
【0068】
なお、本実施の形態においては、合焦動作を開始する際、最初に光学系1をFAR方向に移動させたが、これとは反対のNEAR方向に移動させてもよい。なお、本実施の形態を、例えば監視カメラ等の比較的に遠方側に焦点を合わせるカメラに応用する場合には、上記のようにFAR側に移動させた方が短時間で合焦できる可能性が高い。
【0069】
また、本実施の形態においては、光学系1を駆動するモータ8をステッピング・モータとしたが、これに限らない。また、光学系1については、レンズ等の透過系のものに限らず、反射鏡等の反射系のものを用いてもよい。
【0070】
【発明の効果】
以上のように、第1の発明のオートフォーカス装置においても、上述した従来技術と同様に、山登り方式により合焦位置を見つけているが、その際、光学系を低速度で移動させるのは、低速動作時(詳しくは、高周波成分のレベルが、合焦位置におけるレベルから第1のレベル量だけ低下したところから、合焦位置を確認するまでの間)のみである。従って、最初から光学系を低速で移動させるという上述した従来技術に比べて、短時間で合焦位置を見つけ出すことができるという効果がある。また、このように合焦動作の時間短縮を実現しながらも、合焦位置を確認する際には、光学系は低速動作状態にあるので、高い合焦精度を確保できるという効果がある。
【0071】
さらに、第1の発明によれば、偽解像のピーク値よりも大きく、かつ合焦位置における高周波成分のレベル(最大値)よりも小さいという第2のレベルを、予め設定している。そして、低速動作における高周波成分のレベルの最大値と、上記第2のレベルとを比較す ることによって、当該最大値が、真の合焦位置を表しているのか、或いは偽解像のピークであるのかを、見極めている。従って、上述した従来技術とは異なり、上記偽解像を合焦位置として誤認識することはない、という効果がある。
【0072】
第2の発明においても、第1の発明と同様、短時間で合焦位置を見つけ出すことができる。そして、偽解像のピーク・トゥー・ピーク値よりも大きく、かつ高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値よりも小さいという第3のレベル差を、予め設定しており、初期動作において、高周波成分のレベルが当該第3のレベル差以上変化したときに初めて、そのレベル変化の増減傾向に基づいて、高速動作における光学系の移動方向を決定する。従って、偽解像の影響を受けることなく、高速動作における光学系の移動方向を正しく決定することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係るオートフォーカス装置の合焦動作を概念的に表わす図である。
【図2】 同実施の形態の概略構成を表わすブロック図である。
【図3】 同実施の形態において、被写体像に偽解像が生じたときの対処法を概念的に表わした図である。
【図4】 同実施の形態における制御回路の動作を表わすフローチャートである。
【図5】 同実施の形態において、被写体像に偽解像が生じたときの図3とは異なる対処法を概念的に表わした図である。
【図6】 図5の動作を実現するための制御回路のフローチャートである。
【図7】 従来の山登り方式のオートフォーカス装置における合焦動作を概念的に表わした図である。
【図8】 図7において、被写体像に偽解像が生じた状態を表わす図である。
【符号の説明】
1 光学系
2 撮像素子(撮像手段)
4 照度検出回路
5 ハイ・パス・フィルタ(抽出手段)
6 制御回路(制御手段、第1のレベル可変手段、第2のレベル可変手段、第3のレベル可変手段)
7 駆動回路
8 モータ(駆動手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an autofocus device that automatically adjusts the focus of a subject in various imaging devices such as a surveillance camera and a video camera. In particular, the present invention is a so-called automatic focus adjustment based on a subject image obtained through an optical system. The present invention relates to a passive autofocus device.
[0002]
[Prior art]
  As a passive autofocus device as described above, for example, an optical system extracts a high-frequency component from a video signal obtained from an image sensor, and maximizes the level (size) of the extracted high-frequency component. What drives is known. This utilizes the fact that the level of the high-frequency component correlates with the sharpness of the subject image formed by the optical system, that is, the position where the level of the high-frequency component is maximum is the sum of the optical system. It becomes a focal position.
[0003]
  Here, when a general subject is photographed (for example, when a special subject such as a uniform wall surface is photographed over the entire field of view of the camera), the position of the optical system (for example, the amount of extension of the focus lens) and this optical An example of the relationship between the level of the high frequency component and the position of the system is shown in FIG. In this case, the level of the high-frequency component changes approximately in a mountain shape with respect to the position of the optical system, as indicated by a solid line graph in FIG. And the position corresponding to the top P of this mountain-shaped graph becomes an in-focus position. Therefore, in order to focus on the subject, it is only necessary to find the top P of the graph and move the optical system there. In order to realize this, the top P is found by a conventionally well-known hill climbing method.
[0004]
  That is, in the same figure, if the optical system is at point O, for example, first, the optical system is first moved by a predetermined amount N (to point Q) in a predetermined direction, for example, the FAR (far distance) direction. The level change of the high frequency component at this time is monitored. When this level change tends to increase, it is assumed that the optical system is moving toward the top P, that is, in the in-focus direction, and the optical system is further moved in the same direction. On the other hand, when the level change tends to decrease as shown in the figure, it is considered that the optical system is moving in a direction opposite to the top P, that is, in a so-called defocus direction. Therefore, in this case, the optical system is moved in the NEAR (proximity) direction opposite to the above direction.
[0005]
  Then, the level of the high-frequency component is monitored while moving the optical system toward the top P as described above until the level of the high-frequency component changes from an increasing tendency to a decreasing tendency and decreases by a predetermined level α (point R). Until the position of the top P is confirmed. Then, after confirming the position of the top P in this way, a series of focusing operations can be realized by returning the optical system to the position of the top P obtained by the confirmation.
[0006]
  By the way, according to this conventional hill-climbing method, the optical system is moved at a relatively slow speed in order to find the top P accurately. Therefore, there is a problem that a relatively long time is required for the focusing operation.
[0007]
  Further, it is known that the absolute value of the level of the high-frequency component generally changes according to the illuminance (brightness) of the subject. For example, when the illuminance of the subject is low, the level of the high-frequency component is smaller than the solid line graph as shown by the dotted line graph in FIG. On the other hand, according to the conventional hill-climbing method, the amount of reduction α from the top P to the R point is always constant regardless of the illuminance of the subject. Therefore, when the illuminance of the subject is reduced as described above, the distance from the top P to the R point is increased, and the amount of movement of the optical system is increased correspondingly, and the focusing operation takes more time. is there.
[0008]
  Furthermore, depending on the performance and quality of the optical system, for example, as shown in FIG. 8, relatively small peaks P ′ and P ′ may occur at a so-called defocused position other than the top (focus position) P. These peaks P ′ and P ′ are generally called pseudo resolution (or spurious resolution), and if an optical system is provided at the apex of these pseudo resolutions P ′ and P ′. When moved, it is known that undesired phenomena such as two-line blurring and black-and-white reversal occur in the subject image. However, when such false resolutions P ′ and P ′ occur, in the focusing operation by the conventional hill climbing method, the false resolutions P ′ and P ′ and the focus position P are erroneously recognized. Sometimes. For example, it is assumed that the first position (O point) of the optical system is in a valley between the in-focus position P and the false resolution P ′ on the FAR side (left side in the figure), as shown in the figure. In this case, when the optical system is first moved to the FAR side by a predetermined amount N, the FAR side false resolution P ′ is erroneously recognized as the in-focus position P.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  That is, the problems to be solved by the present invention are that the focusing operation by the conventional hill climbing method takes time to find the focusing position P, and the false resolutions P ′ and P ′ are combined. It is misrecognized as a focal position.
[0010]
  Accordingly, an object of the present invention is to provide an autofocus device that can find the in-focus position P in a shorter time than the conventional hill-climbing method. Further, it is an object of the present invention to find the correct in-focus position P without being affected by these false resolutions P ′ and P ′.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, the first invention provides an optical system having an imaging function, an imaging means for converting a subject image formed by the optical system into a video signal, and the video signal. Extraction means for extracting high-frequency components from,Extracted high frequency componentsAnd a control means for generating a control signal based on the detected level, and an image formed by the optical system and the imaging means by moving the optical system along the optical axis direction based on the control signal. Driving means for changing the distance between the surfaces,To do. AndThe control means moves the optical system in the predetermined direction at a high speed when the optical system moves in the predetermined direction, and when the level of the high-frequency component tends to increase in the initial operation. The high-speed operation moves the optical system at a high speed in a direction opposite to the predetermined direction when the level of the high-frequency component is decreasing, and the high-frequency component level changes from an increasing trend to a decreasing trend in this high-speed operation. A low-speed operation that moves the optical system in a direction opposite to the moving direction of the optical system in the high-speed operation at a speed slower than the moving speed in the high-speed operation And after confirming that the level of the high-frequency component changed again from an increasing trend to a decreasing trend in this low-speed operation,At the position recognized as the in-focus position of the optical system with respect to the imaging surface of the image sensorThe control signal is generated so as to cause the driving means to perform a fine adjustment operation for moving the optical system.
[0012]
  Further, the control means compares the maximum value of the high-frequency component level in the low-speed operation with the second level, and when the maximum value is equal to or higher than the second level, the position of the optical system corresponding to the maximum value. Are recognized as in-focus positions. On the other hand, when the maximum value is smaller than the second level, the control signal is generated so as to move the optical system over the entire range in which the optical system can move, and the movement period of the optical system over the entire range. The position where the level of the high-frequency component is maximum is recognized as the in-focus position. The second level is larger than the peak value of the false resolution when the false resolution occurs in the high frequency component and smaller than the level of the high frequency component when the optical system is at the in-focus position. An autofocus device with a value set.
[0013]
  In this case, when the optical system is moved, the level of the high-frequency component changes in a roughly mountain shape as shown in FIG. 7 described above with respect to the movement position of the optical system, for example. It is assumed that P is the in-focus position.
[0014]
  That is,This first inventionAccordingly, the optical system moves in a predetermined direction in the initial operation. In this initial operation, when the level of the high-frequency component tends to increase, it can be considered that the optical system is moving toward the in-focus position. And move at higher speed in the same direction. On the other hand, in the initial operation, when the level of the high frequency component tends to decrease, it can be considered that the optical system is moving in the direction opposite to the in-focus position, that is, in the defocus direction. Therefore, in this case, the optical system moves at a high speed in a direction opposite to the initial operation in the high speed operation.
[0015]
  Then, in the high-speed operation, the optical system moves from the increasing tendency to the decreasing tendency until the optical system moves from the time when the high-frequency component level decreases to a certain first level amount, and then enters the low-speed operation. In this low-speed operation, the optical system moves at a low speed in the direction opposite to the moving direction in the high-speed operation, and confirms the position at which the level of the high-frequency component changes again from the increasing tendency to the decreasing tendency, that is, the in-focus position. To do. Then, after confirming the in-focus position, the optical system moves to the in-focus position confirmed by the low-speed operation in the fine adjustment operation, for example, at high speed, and ends the series of in-focus operations.
[0016]
  That meansThis first inventionAs with the prior art described above, the in-focus position is obtained by a hill-climbing method.This first inventionAccording to the above, in the series of focusing operations, the optical system operates at a low speed during the low speed operation (specifically, the level of the high frequency component is reduced by the first level amount from the level at the in-focus position). Until the confirmation of the in-focus position. Further, since the in-focus position is confirmed during this low speed operation, accurate focus adjustment can be realized.
[0017]
  However, when the false resolutions P ′ and P ′ as shown in FIG. 8 occur, the peaks of the false resolutions P ′ and P ′ may be erroneously recognized as in-focus positions.
[0018]
  Therefore, in the first invention, the control means further compares the maximum value of the level of the high frequency component in the low speed operation with a certain second level. Here, for example, the maximum value is the second value. When the level is equal to or higher than the level, the control unit recognizes the position of the optical system corresponding to the maximum value as the in-focus position. Then, as described above, in the fine adjustment operation, the optical system is moved to the position recognized as the focus position. On the other hand, when the maximum value of the high-frequency component level in the low-speed operation is smaller than the second level, the maximum value is recognized as the peak of false resolutions P ′ and P ′. Then, the optical system is moved, for example, at a low speed over the entire range in which the optical system can move, and the position where the level of the high-frequency component is maximum during this movement period is recognized as the in-focus position. Finally, in the fine adjustment operation, the optical system is moved to the position recognized as the focus position, and the series of focus operations is completed.
[0019]
  As described above, as the second level, a value that is larger than the peak values of the false resolutions P ′ and P ′ and smaller than the level (maximum value) of the high-frequency component at the in-focus position is set. The
[0020]
  In this first invention,First level varying means for receiving the video signal and changing the first level amount according to the signal level of the input video signal, that is, the illuminance (or brightness, contrast) of the subject., May be provided.
[0021]
  That is, as described above, the level change of the high-frequency component becomes steeper near the in-focus position as the illuminance of the subject is higher (brighter), and the level change becomes slower as the illuminance of the subject is lower (darker). . Therefore, for example, if the first level amount is constant regardless of the illuminance of the subject, the in-focus position and the position where the level of the high frequency component is reduced from the maximum value by the first level amount (the optical system has a high speed). The distance between the movement position and the low-speed movement becomes longer as the illuminance of the subject decreases. That is, the lower the illuminance of the subject, the greater the amount of movement of the optical system, and the longer the focusing operation.
[0022]
  On the contrary,If the first level variable means as described above is provided, the lower the illuminance of the subject, the smaller the first level amount is set, and the higher the illuminance of the subject, the larger the first level amount is set. .Accordingly, even when the illuminance of the subject is low, the moving distance of the optical system (that is, the in-focus position and the level of the high-frequency component is the maximum value from the maximum value as compared with the case where the first level is constant (invariable). The distance between the position that decreases by the level of 1 and the distance) does not increase. That is, when the illuminance of the subject is low, the first level is unchanged (constant).CaseAs a result, the time required for the focusing operation can be shortened.
[0023]
  Furthermore, in the first invention,Second level variable means for inputting the video signal and changing the second level according to the signal level of the input video signal;, May be provided.
[0024]
  That is,It is also known that, in general, the peak values of the false resolutions P ′ and P ′ change according to the illuminance of the subject, in the same manner as the level of the high-frequency component changes according to the illuminance of the subject.In particular,When the illuminance of the subject is high (bright), the peak values of the pseudo resolutions P ′ and P ′ are high, and when the illuminance of the subject is low (dark), the peak values of the pseudo resolutions P ′ and P ′ are low.
[0025]
  Here, for example, it is assumed that the second level is constant regardless of the illuminance of the subject and is a relatively low level. In this case, when the illuminance of the subject increases, the peak values of the false resolutions P ′ and P ′ may exceed the second level. As described above, when the peak values of the false resolutions P ′ and P ′ exceed the second level,Low speed operation (and high speed operation)In this case, there is a problem that it is impossible to determine whether the position where the level of the high-frequency component is maximum is the true in-focus position P or the peaks of the false resolutions P ′ and P ′.
[0026]
  In contrast to the above, it is assumed that the second level is relatively high and constant regardless of the illuminance of the subject. In this case, when the illuminance of the subject becomes extremely low, the maximum value of the high-frequency component level, that is, the high-frequency component level at the in-focus position P may be lower than the second level. So, for example, onLowEven if the in-focus position P is found in the high speed operation, it may be erroneously recognized as the peak of the false resolutions P ′ and P ′. In the case of such erroneous recognition, the optical system moves at a low speed in the entire movement range from the FAR side end to the NEAR side end as described above, and therefore it takes a long time for the focusing operation. Will be applied.
[0027]
  On the contrary,If the second level variable means as described above is provided,The second level changes according to the illuminance of the subject, that is, according to the false resolutions P ′ and P ′ and the peak value of the entire high-frequency component (specifically, when the illuminance of the subject is high, the second level is changed). Is set high and the second level is set low when the illuminance of the subject is low). Therefore,Low speed operationIt is possible to correctly determine whether the position where the level of the high-frequency component is maximum is the true in-focus position P or the peak of the false resolutions P ′ and P ′ regardless of the illuminance of the subject.
[0028]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical system having an imaging function, imaging means for converting a subject image formed by the optical system into a video signal, and extraction means for extracting a high frequency component from the video signal. Control means for detecting the level of the extracted high-frequency component and generating a control signal based on the detection level; and moving the optical system along the direction of the optical axis based on the control signal; Driving means for changing the distance between the imaging means and the imaging plane of the imaging means. Then, the control means moves the optical system in a predetermined direction when the initial operation of moving the optical system in a predetermined direction and the level of the high-frequency component changes or increases in the initial operation. When the optical system moves to one end of the movable range without changing the level of the high frequency component more than the third level difference in the initial operation, or the level of the high frequency component tends to decrease. A high-speed operation that moves the system at a high speed in the direction opposite to the predetermined direction, and the high-frequency component level in this high-speed operation has changed from an increasing trend to a decreasing trend, and when the level has decreased by a first level amount. In this low speed operation, the optical system is moved in a direction opposite to the moving direction of the optical system in the high speed operation at a speed slower than the movement speed in the high speed operation. And the fine adjustment operation for moving the optical system to the position corresponding to the maximum value of the high frequency component level in the low speed operation after confirming that the level of the high frequency component has changed again from the increasing tendency to the decreasing tendency. The control signal is generated so as to be executed by the means. Then, the third level difference is larger than the peak-to-peak value of the false resolution when the false resolution occurs in the high-frequency component and smaller than the peak-to-peak value of the entire high-frequency component. This is an autofocus device with a value (level difference) set.
[0029]
  That is, also in the second invention, as in the first invention, the optical system moves in a predetermined direction in the initial operation. In this initial operation, when the level of the high frequency component tends to increase, the optical system moves at a higher speed in the same direction as the initial operation in the high speed operation. On the other hand, when the level of the high frequency component tends to decrease in the initial operation, the optical system moves at a high speed in the direction opposite to the initial operation in the high speed operation. Then, in the high-speed operation, the optical system moves from the increasing tendency to the decreasing tendency and moves from the time when the high-frequency component level decreases to a certain first level amount, and then enters the low-speed operation. In this low-speed operation, the optical system moves at a low speed in the direction opposite to the moving direction in the high-speed operation, and confirms the position at which the level of the high-frequency component changes again from the increasing tendency to the decreasing tendency, that is, the in-focus position. To do. Then, in the fine adjustment operation, the optical system moves, for example, at a high speed to the in-focus position obtained by checking with the low speed operation, and ends the series of focus operations.
[0030]
  here,Now, it is assumed that the false resolutions P ′ and P ′ are generated, and the optical system is positioned on the false resolutions P ′ and P ′. When the focusing operation is started in this state, the optical system moves on the false resolutions P ′ and P ′ in the initial operation. in this case,For example, simplyThe moving direction of the optical system in the high-speed operation is determined based on the increasing / decreasing tendency of the level of the high-frequency component by moving on the false resolutions P ′ and P ′.Then,As a result, an incorrect moving direction is determined.
[0031]
  Therefore, in the second invention,In the initial operation, the level of the high frequency component isIt is larger than the peak-to-peak value of the false resolutions P ′ and P ′ and smaller than the peak-to-peak value in the entire high-frequency component.Only when the third level difference or more changes, the moving direction of the optical system in high-speed operation is determined based on the increasing / decreasing tendency of the level change. In the initial operation, when the optical system moves to one end of the movable range (for example, the FAR side end or the NEAR side end) before the level of the high frequency component changes by the third level difference or more. The optical system can be regarded as moving on the false resolutions P ′ and P ′. Therefore, in this case, the direction opposite to the moving direction in the initial operation is set as the moving direction of the optical system in the high-speed operation.
[0032]
  In the second invention as well, similarly to the first invention, first level variable means for changing the first level amount in accordance with the signal level of the video signal may be provided.
[0033]
  Also,Third level variable means for inputting the video signal and changing the third level difference according to the signal level of the input video signal., May be provided.
[0034]
  That is, it is assumed that the third level difference is constant regardless of the illuminance of the subject. in this case,When the illuminance of the subject increases, the peak-to-peak values of the false resolutions P ′ and P ′ may be larger than the third level difference. As described above, when the peak-to-peak value of the false resolutions P ′ and P ′ becomes larger than the third level difference, the optical system moves on the false resolutions P ′ and P ′ in the initial operation. This causes a problem that it is impossible to determine whether or not it is.On the other hand, when the illuminance of the subject becomes extremely low, the peak-to-peak value of the entire high-frequency component may be smaller than the third level difference. In this case, since the level of the high frequency component does not change more than the third level difference in the initial operation, the direction opposite to the moving direction in the initial operation is always the moving direction of the optical system in the high speed operation. Is done. That is, the wrong moving direction may be determined.
[0035]
  On the contrary,If the third level variable means as described above is provided,When the illuminance of the subject is high, the third level difference is set large, and when the illuminance of the subject is low, the third level difference is set small. Therefore, the moving direction of the optical system in high-speed operation can be obtained accurately.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  An embodiment of an autofocus device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the autofocus device of the present embodiment also extracts a high-frequency component from the video signal obtained by imaging the subject, and extracts the extracted high-frequency component, similarly to the above-described conventional passive autofocus device. Basically, the position where the level of the maximum is found by the hill-climbing method.
[0037]
  FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical system having an imaging (condensing) function such as a focus lens. A subject image of a subject (not shown) projected by the optical system 1 is received by, for example, a CCD image sensor 2. An image is formed on the surface 2a and converted into a video signal here. The video signal converted by the image sensor 2 is amplified by the preamplifier 3 and then subjected to various signal processing by a video signal processing circuit (not shown).
[0038]
  The video signal amplified by the preamplifier 3 is also input to an illuminance detection circuit 4 and a high pass filter (hereinafter referred to as HPF) 5. Of these, the illuminance detection circuit 4 indirectly detects the illuminance of the subject from the amplitude of the video signal, and the detection result is sent to, for example, a control circuit 6 having a CPU (Central Processing Unit) (not shown). input. On the other hand, the HPF 5 extracts a high frequency component from the video signal, and the high frequency component extracted by the HPF 5 is also input to the control circuit 6.
[0039]
  The control circuit 6 generates a control signal based on the input illuminance information and high frequency component of the subject, and supplies this control signal to the drive circuit 7. The drive circuit 7 drives a focus drive motor (hereinafter simply referred to as a motor) 8 in accordance with the supplied control signal, thereby adjusting the distance between the optical system 1 and the light receiving surface 2a of the image sensor 2. To do.
[0040]
  The control circuit 6 generates the control signal based on a component in a so-called ranging area that is set in advance as a focus adjustment area among the illuminance information and the high-frequency component input thereto. . The motor 8 has a stepping motor configuration, for example. Although not shown, the end detection means for detecting that the optical system 1 has reached the end of the moving range of the optical system 1, that is, the NEAR side end and the FAR side end, respectively. The output signal of this end detection means is also input to the control circuit 6. The end detection means is constituted by a light emitting / receiving element such as a photo interrupter.
[0041]
  By the way, when a general subject is photographed with the configuration shown in FIG. 2 (for example, when a special subject such as a uniform wall surface is photographed over the entire field of view of the camera), the position of the optical system 1 (that is, the optical system 1 and The relationship between the distance from the light receiving surface 2a of the image pickup device 2) and the level of the high-frequency component with respect to the position of the optical system 1 is, for example, as shown in FIG. That is, the level of the high-frequency component changes approximately in a mountain shape with respect to the position of the optical system 1 as shown by a solid line graph in the figure, and the position corresponding to the top P of this mountain-shaped graph is It becomes a focal position.
[0042]
  Therefore, in the present embodiment, assuming that the optical system 1 is at a point O, for example, first, the optical system 1 is first moved in a predetermined direction, for example, the FAR direction by a certain distance, for example, N pulses (Q point). And moving at a relatively slow speed, and monitoring the level change of the high frequency component at this time. When this level change tends to increase, it is considered that the optical system 1 is moving toward the in-focus position P, and the optical system 1 is further directed in the same direction. Move at speed. On the other hand, when the level change tends to decrease as shown in the figure, it is considered that the optical system 1 is moving in a direction opposite to the in-focus position P, that is, in a so-called defocus direction. . Therefore, in this case, the optical system 1 is moved at a relatively high speed in the NEAR (proximity) direction opposite to the above direction.
[0043]
  And the level of a high frequency component is monitored, moving the optical system 1 at high speed toward the top P as mentioned above. Then, the optical system 1 is moved at high speed until the level of the high frequency component changes from the increasing tendency to the decreasing tendency and decreases by the predetermined level α, that is, to the point R shown in FIG. Make sure you did. Then, this time, the optical system 1 is moved from the R point in the opposite direction at a relatively slow speed, and the in-focus position P at which the level of the high-frequency component turns from increasing to decreasing is confirmed again. Later (that is, after reaching the point S in the figure), the optical system 1 is moved to the in-focus position P obtained by this confirmation at a relatively high speed, and a series of in-focus operations is completed.
[0044]
  In FIG. 1, moving the optical system 1 from the first O point to the Q point corresponds to the initial operation described in the claims, and is relatively fast from the Q point toward the R point. Moving at a speed corresponds to high-speed operation. Then, moving the optical system 1 from the R point to the S point at a relatively slow speed corresponds to the low-speed operation described in the claims, and a relatively fast speed from the S point to the in-focus position P. The movement by means of a fine adjustment operation.
[0045]
  Thus, also in the present embodiment, the in-focus position P is found by the hill-climbing method as in the conventional technique described above. However, according to the present embodiment, unlike the above-described conventional technique in which the optical system is moved at a low speed from the beginning, only the section from the R point to the S point in FIG. The optical system 1 is moved at a low speed. Therefore, it is possible to find the in-focus position P in a shorter time than in the conventional technique. In addition, the above-described moving the optical system 1 at a low speedRS sectionSince the in-focus position P is confirmed, the in-focus accuracy is maintained.
[0046]
  Further, as described above, when the illuminance of the subject decreases, the level of the high frequency component accordingly decreases as shown by a dotted line graph in FIG. 1, for example, and the change in the vicinity of the in-focus position P changes. Be gentle. Here, for example, if the relative difference α between the level of the high-frequency component at the in-focus position P and the level of the high-frequency component at the R point is constant, the lower the illuminance of the subject, the lower the difference between the in-focus position P and the R point. It is clear from FIG. 1 that the distance becomes longer and as a result, the focusing operation takes longer. Therefore, in the present embodiment, the relative difference α is changed in accordance with the illuminance of the subject detected by the illuminance detection circuit 4 described above. For example, when the illuminance of the subject is low as shown in FIG. By reducing the relative difference α, the distance between the in-focus position P and the R point is not increased. The relative difference α corresponds to the first level amount described in the claims.
[0047]
  Furthermore, as described above, depending on the performance and quality of the optical system 1, for example, as shown in FIG. 3, false resolutions P ′ and P ′ may occur at so-called out-of-focus positions other than the in-focus position P. Therefore, in the present embodiment, in order to prevent the false resolutions P ′ and P ′ from being mistakenly recognized as the in-focus position P, as shown in FIG. Is set in advance to a level β that is larger than the peak value and smaller than the level (maximum value) of the high-frequency component at the in-focus position P. Then, the maximum value of the level of the high-frequency component found by the series of focusing operations described above is compared with the level β, and when the maximum value is equal to or higher than the level β, the maximum value is set to the true alignment. Recognized as a focal position P.
[0048]
  On the other hand, when the maximum value is smaller than the level β, the maximum value is regarded as a peak of false resolutions P ′ and P ′. Then, the optical system 1 is moved at a low speed, for example, between the FAR side end and the NEAR side end over the entire moving range, and the position where the level of the high frequency component becomes maximum during this moving period is focused. Position P.
[0049]
  In general, it is known that the pseudo resolutions P ′ and P ′ also change according to the illuminance of the subject. Therefore, for example, if the level β is constant regardless of the illuminance of the subject, the peaks of the false resolutions P ′ and P ′ may be larger than the level β or the focus position depending on the illuminance of the subject. The level of the high frequency component in P may be smaller than the level β. In this case, it is possible to determine whether the maximum value of the level of the high-frequency component found by the series of focusing operations is the true focusing position P or the peaks of the false resolutions P ′ and P ′. become unable.
[0050]
  In order to eliminate such a problem, in the present embodiment, the level β is always set to false resolution P ′, P according to the illuminance of the subject detected by the illuminance detection circuit 4 described above. The level β is adjusted so as to be larger than the peak of “′” and smaller than the maximum value of the high-frequency component level in the entire moving region of the optical system 1. It should be noted that how much value the level β is set and how much the level β is changed according to the illuminance of the subject is obtained by experiments. And this level (beta) respond | corresponds to the 2nd level amount as described in a claim.
[0051]
  The series of focusing operations are controlled by the CPU in the control circuit 6 described above. The CPU controls the drive circuit 7 (generates a control signal) according to the flowchart shown in FIG. A series of focusing operations are realized. A program for operating the CPU according to the flowchart of FIG. 4 is stored in a ROM or RAM configuration storage unit (not shown) provided in the control circuit 6.
[0052]
  That is, the CPU (control circuit 6) first determines the above levels α and β according to the illuminance information of the subject obtained from the illuminance detector 4 (step S2). In step S2, the CPU determining the levels α and β corresponds to the first level variable means and the second level variable means described in the claims.
[0053]
  Then, the CPU moves the optical system 1 at a low speed by N pulses toward the FAR direction while monitoring the level of the high-frequency component obtained from the HPF 5 (step S4), and this movement increases the level of the high-frequency component. It is confirmed whether or not (step S6). The operations in steps S4 and S6 correspond to the initial operations described in the claims.
[0054]
  When the CPU confirms that the level of the high frequency component has increased in step S6 (YES in step S6), the CPU regards the optical system 1 as moving toward the in-focus position P, and continues as it is. This time, the optical system 1 is moved at a high speed in the same direction (step 8). On the other hand, when it is confirmed in step S6 that the level of the high frequency component has decreased (NO in step S6), the optical system 1 is regarded as moving in the direction opposite to the in-focus position P. The optical system 1 is moved at a high speed in the direction opposite to the above (step 10). The operations in steps S8 and S10 correspond to the high-speed operation described in the claims.
[0055]
  Then, in a state where the optical system 1 is moved at a high speed by the above step S8 or S10, the level of the high frequency component is decreasing from the increasing tendency until the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end. Then, it is confirmed whether or not the peak value has decreased by the level α (steps S12 and S14). Here, when it is confirmed that the level of the high-frequency component has decreased by the level α from the peak value (YES in step S12), this time, in the direction opposite to the high-speed movement, The optical system 1 is moved at a low speed (step S16). The operation of moving the optical system 1 at a low speed in step S16 after exiting the loop composed of steps S12 and S14 corresponds to the low speed operation described in the claims.
[0056]
  Then, in a state where the optical system 1 is moved at a low speed in the step S16, the level of the high frequency component changes from an increasing tendency to a decreasing tendency until the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end. Whether or not the peak value has been passed is confirmed (steps S18 and S20). Here, if it is confirmed that the level of the high-frequency component has passed the peak value (YES in step S18), it is then confirmed whether or not the peak value is greater than the level β described above ( Step 22).
[0057]
  If the peak value is larger than the level β in step S22 (YES in step S22), the CPU recognizes that the position corresponding to the peak value is the in-focus position P, and moves to that position. It moves at high speed (step S24), and a series of focusing operations are terminated. The operation of moving the optical system 1 to the in-focus position P at a high speed in this step S24 after exiting the loop consisting of the above steps S18 and S20 and step S22 is the fine adjustment described in the claims. Corresponds to the action.
[0058]
  On the other hand, when the peak value is smaller than the level β in step S22 (NO in step S22), the CPU determines that the position corresponding to the peak value is other than the in-focus position P, for example, false resolution P ′. , P ′ and proceed to step S26. In this step S26, the CPU moves the optical system 1 over its entire movement range, that is, between the FAR side end and the NEAR side end, for example, at a low speed, and the level of the high frequency component during this movement. Is found, and the process proceeds to step S24.
[0059]
  In steps S12 and S14, when the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end before the level of the high frequency component decreases from the peak value by the level α (in step S14). In the case of YES), the CPU proceeds to step 26 described above. Further, in the above steps S18 and S20, when the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end before the high-frequency component level changes from an increasing tendency to a decreasing tendency (in the case of YES in step S20). However, the CPU proceeds to step 26 described above.
[0060]
  By the way, in the above, the level β is set as shown in FIG. 3 in order not to mistake the peaks of the false resolutions P ′ and P ′ with the peak of the in-focus position P. Therefore, the influence of the false resolutions P ′ and P ′ can be avoided. This will be described with reference to FIG.
[0061]
  This is to confirm whether or not the level change amount Δ of the high frequency component in the OQ section in the initial operation is larger than a predetermined level difference γ, as shown in FIG. That is, the predetermined level difference γ is larger than the peak-to-peak value (A in the figure) of the false resolutions P ′ and P ′, and the peak-to-peak value in the entire high-frequency component (in the figure). A value smaller than B) is set. When the level change amount Δ of the high-frequency component in the OQ section is larger than the level difference γ, the subsequent movement direction of the optical system 1 is determined based on the increasing / decreasing tendency of the level change Δ. To do.
[0062]
  On the other hand, when the level change amount Δ of the high frequency component in the OQ section is less than the level difference γ, the optical system 1 is further moved in the same direction. Then, when the level change amount Δ of the high-frequency component due to this movement reaches the level γ, the subsequent movement direction of the optical system 1 is determined based on the increasing / decreasing tendency of the level change amount Δ. However, when the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end before the level change amount Δ is less than the level γ, the optical system 1 is moved over the entire movement range, that is, A low-speed movement is made between the FAR-side end and the NEAR-side end, and the position where the level of the high-frequency component becomes maximum during this movement is set as the in-focus position P. Note that the level γ mentioned here corresponds to the third level difference described in the claims.
[0063]
  In order to realize the operation of FIG. 5, step S6 in the flowchart of FIG. 4 described above may be changed to a flowchart as shown in FIG.
[0064]
  That is, in step S4 in FIG. 4, after moving the optical system 1 by N pulses in the FAR direction, it is confirmed whether or not the level of the high frequency component has changed by the above level γ or more by this movement (step S4). S60). Here, when the level change of the high frequency component is equal to or higher than the level γ (in the case of YES), it is confirmed whether the level change tends to increase or decrease (step S62). In step S62, if it is determined that the level change tends to increase, the process proceeds to step S8 in FIG. 4, and if it is determined that the level change tends to decrease, the process proceeds to step S10.
[0065]
  On the other hand, if the level of the high-frequency component does not change more than the level γ in the step S60 (in the case of NO), the optical system 1 is further moved at a low speed in the same direction (step S64). Then, it is confirmed whether or not the level of the high frequency component has changed by the level γ before the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end (steps S66 and S68). If it is confirmed that the level of the high frequency component has changed by the level difference γ or more (YES in step S66), the process proceeds to step S62. However, when the optical system 1 reaches the FAR side end or the NEAR side end without YES in the level difference γ or more (if YES in step S68), the step of FIG. Proceed to S10.
[0066]
  As for the level γ, the level γ always depends on the illuminance of the subject, that is, the illuminance information obtained from the illuminance detection circuit 4. -You may change so that it may become a value larger than the peak value A and smaller than the peak-to-peak value B in the whole high frequency component. In this case, step S in the flowchart of FIG.2In this case, programming may be performed so as to determine the levels of α, β, and γ according to the illuminance. In this step S2, the determination of the respective levels γ by the CPU corresponds to the third level variable means and the second level variable means described in the claims.
[0067]
  When the influence of the false resolutions P ′ and P ′ is avoided by comparing the level change amount Δ of the high-frequency component in the initial operation with the predetermined level γ, the above-described level β The procedure of comparing the level β and the peak value of the high-frequency component using is not an essential requirement. That is, when step S6 in the flowchart of FIG. 4 is replaced with the flowchart of FIG. 6, step S22 in the flowchart of FIG. 4 may be omitted. Of course, if step S22 is omitted, there is no need to determine the level β in step S2 in the flowchart of FIG.
[0068]
  In the present embodiment, when the focusing operation is started, the optical system 1 is first moved in the FAR direction. However, the optical system 1 may be moved in the opposite NEAR direction. Note that when this embodiment is applied to a camera that focuses on a relatively far side, such as a surveillance camera, for example, moving to the FAR side as described above may enable focusing in a shorter time. Is expensive.
[0069]
  In the present embodiment, the motor 8 that drives the optical system 1 is a stepping motor, but this is not a limitation. Further, the optical system 1 is not limited to a transmission system such as a lens, and a reflection system such as a reflection mirror may be used.
[0070]
【The invention's effect】
  As above1st inventionIn the autofocus device, as in the prior art described above, the in-focus position is found by the hill-climbing method. At this time, the optical system is moved at a low speed during low-speed operation (more specifically, the high-frequency component) The level is reduced from the level at the in-focus position by the first level amount until the in-focus position is confirmed). Therefore, there is an effect that the in-focus position can be found in a short time compared to the above-described conventional technique in which the optical system is moved at a low speed from the beginning. In addition, while realizing a reduction in the time of the focusing operation in this way, there is an effect that when the focusing position is confirmed, the optical system is in a low-speed operation state, so that high focusing accuracy can be ensured.
[0071]
  Furthermore, according to the first aspect of the invention, the second level is set in advance that is larger than the false resolution peak value and smaller than the high-frequency component level (maximum value) at the in-focus position. Then, the maximum value of the high frequency component level in the low speed operation is compared with the second level. Thus, it is determined whether the maximum value represents a true in-focus position or a false resolution peak. Therefore, unlike the above-described prior art, there is an effect that the false resolution is not erroneously recognized as the in-focus position.
[0072]
  In the second invention as well, as in the first invention, the in-focus position can be found in a short time. A third level difference that is larger than the peak-to-peak value of the false resolution and smaller than the peak-to-peak value in the entire high-frequency component is set in advance. The moving direction of the optical system in the high-speed operation is determined based on the increasing / decreasing tendency of the level change only when the level changes by more than the third level difference. Therefore, there is an effect that the moving direction of the optical system in the high-speed operation can be correctly determined without being affected by the false resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a focusing operation of an autofocus device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating a countermeasure when a false image is generated in a subject image in the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control circuit in the same embodiment.
FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a coping method different from that in FIG. 3 when false resolution occurs in a subject image in the embodiment.
6 is a flowchart of a control circuit for realizing the operation of FIG.
FIG. 7 is a diagram conceptually showing a focusing operation in a conventional hill-climbing autofocus device.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which false resolution occurs in a subject image in FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Optical system
  2 Imaging device (imaging means)
  4 Illuminance detection circuit
  5 High pass filter (extraction means)
  6 Control circuit (control means, first level variable means, second level variable means, third level variable means)
  7 Drive circuit
  8 Motor (drive means)

Claims (6)

結像機能を備えた光学系と、この光学系によって結像された被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、上記映像信号の中から高周波成分を抽出する抽出手段と、抽出された上記高周波成分のレベルを検出しその検出レベルに基づいて制御信号を生成する制御手段と、上記制御信号に基づいて上記光学系をその光軸方向に沿って移動させて該光学系と上記撮像手段の結像面との間の距離を変化させる駆動手段と、を具備し、
上記制御手段は、
上記光学系を所定の方向に移動させる初期動作と、
この初期動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向にあるとき上記光学系を上記所定の方向に高速で移動させ、上記高周波成分のレベルが減少傾向にあるとき上記光学系を上記所定の方向とは反対の方向に高速で移動させる高速動作と、
この高速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転じた時点から第1のレベル量だけ低下したとき、上記光学系を、上記高速動作における上記光学系の移動方向とは反対方向に上記高速動作における移動速度よりも遅い速度で移動させる低速動作と、
この低速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じたことを確認した後、上記結像面に対する上記光学系の合焦位置であると認識した位置に該光学系を移動させる微調節動作と、
を上記駆動手段に実行させるように上記制御信号を生成し、さらに、
上記制御手段は、上記低速動作における上記高周波成分のレベルの最大値と第2のレベルとを比較して、該最大値が該第2のレベル以上であるとき該最大値に対応する上記光学系の位置を上記合焦位置であると認識し、該最大値が該第2のレベルよりも小さいとき該光学系が移動可能な全範囲にわたって該光学系を移動させるように上記制御信号を生成すると共に該全範囲にわたる該光学系の移動期間中に上記高周波成分のレベルが最大となる位置を上記合焦位置であると認識し、
上記第2のレベルは、上記高周波成分に偽解像が発生したときの該偽解像のピーク値よりも大きく、かつ上記光学系が上記合焦位置にあるときの該高周波成分のレベルよりも小さい、
オートフォーカス装置。
An optical system having an imaging function, an imaging means for converting a subject image formed by the optical system into a video signal, an extraction means for extracting a high frequency component from the video signal, and the extracted high frequency Control means for detecting a component level and generating a control signal based on the detected level, and moving the optical system along the optical axis direction based on the control signal to connect the optical system and the imaging means. Driving means for changing the distance to the image plane,
The control means includes
An initial operation of moving the optical system in a predetermined direction;
In this initial operation, when the level of the high-frequency component tends to increase, the optical system is moved at a high speed in the predetermined direction, and when the level of the high-frequency component tends to decrease, the optical system is referred to as the predetermined direction. High-speed movement to move in the opposite direction at high speed,
When the level of the high-frequency component changes from an increasing tendency to a decreasing tendency in this high-speed operation and decreases by a first level amount from the time of the change, the optical system is defined as the moving direction of the optical system in the high-speed operation. A low-speed operation that moves in the opposite direction at a speed slower than the moving speed in the high-speed operation,
After the level of the high frequency component was confirmed to have turned again decreasing from increasing in this low-speed operation, moves the optical system at a position recognized as the focus position of the optical system relative to the image plane Fine-tuning action,
Generating the control signal to cause the driving means to execute,
The control means compares the maximum value of the high-frequency component level in the low-speed operation with a second level, and the optical system corresponding to the maximum value when the maximum value is greater than or equal to the second level. Is detected as the in-focus position, and when the maximum value is smaller than the second level, the control signal is generated so as to move the optical system over the entire range in which the optical system can move. And recognizing the position where the level of the high-frequency component is maximum during the movement period of the optical system over the entire range as the in-focus position,
The second level is larger than the peak value of the false resolution when the false resolution occurs in the high frequency component, and is higher than the level of the high frequency component when the optical system is at the in-focus position. small,
Autofocus device.
上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第1のレベル量を変化させる第1のレベル可変手段を設けた請求項1に記載のオートフォーカス装置。  2. The autofocus device according to claim 1, further comprising first level variable means for inputting the video signal and changing the first level amount in accordance with a signal level of the input video signal. 上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第2のレベルを変化させる第2のレベル可変手段を設けた請求項1または2に記載のオートフォーカス装置。 3. The autofocus device according to claim 1, further comprising a second level variable unit that receives the video signal and changes the second level according to a signal level of the input video signal . 結像機能を備えた光学系と、この光学系によって結像された被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、上記映像信号の中から高周波成分を抽出する抽出手段と、抽出された上記高周波成分のレベルを検出しその検出レベルに基づいて制御信号を生成する制御手段と、上記制御信号に基づいて上記光学系をその光軸方向に沿って移動させて該光学系と上記撮像手段の結像面との間の距離を変化させる駆動手段と、を具備し、
上記制御手段は、
上記光学系を所定の方向に移動させる初期動作と、
この初期動作において上記高周波成分のレベルが第3のレベル差以上変化しかつ増加傾向にあるとき上記光学系を上記所定の方向に高速で移動させ、上記初期動作において上記高周波成分のレベルが上記第3のレベル差以上変化することなく上記光学系がその移動可能な範囲の一端まで移動するかまたは該高周波成分のレベルが減少傾向にあるとき該光学系を上記所定の方向とは反対の方向に高速で移動させる高速動作と、
この高速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に転じてこの転 じた時点から第1のレベル量だけ低下したとき、上記光学系を、上記高速動作における上記光学系の移動方向とは反対方向に上記高速動作における移動速度よりも遅い速度で移動させる低速動作と、
この低速動作において上記高周波成分のレベルが増加傾向から減少傾向に再度転じたことを確認した後、該低速動作における上記高周波成分のレベルの最大値に対応する位置に上記光学系を移動させる微調節動作と、
を上記駆動手段に実行させるように上記制御信号を生成し、
上記第3のレベル差は、上記高周波成分に偽解像が発生したときの該偽解像のピーク・トゥー・ピーク値よりも大きく、かつ該高周波成分全体におけるピーク・トゥー・ピーク値よりも小さい、
オートフォーカス装置。
An optical system having an imaging function, an imaging means for converting a subject image formed by the optical system into a video signal, an extraction means for extracting a high frequency component from the video signal, and the extracted high frequency Control means for detecting a component level and generating a control signal based on the detected level, and moving the optical system along the optical axis direction based on the control signal to connect the optical system and the imaging means. Driving means for changing the distance to the image plane,
The control means includes
An initial operation of moving the optical system in a predetermined direction;
In this initial operation, when the level of the high-frequency component changes more than the third level difference and tends to increase, the optical system is moved at a high speed in the predetermined direction. In the initial operation, the level of the high-frequency component is the first level. When the optical system moves to one end of the movable range without changing more than three level differences or when the level of the high frequency component tends to decrease, the optical system is moved in a direction opposite to the predetermined direction. High-speed movement to move at high speed,
When this in high speed operation level of the high frequency component was reduced by a first amount of level from the time the rolling Ji was turned to decrease from increase, the optical system, the moving direction of the optical system in the high speed operation Is a low speed movement that moves in the opposite direction at a speed slower than the movement speed in the above high speed movement,
Fine adjustment to move the optical system to a position corresponding to the maximum value of the high-frequency component level in the low-speed operation after confirming that the high-frequency component level has changed again from an increasing tendency to a decreasing tendency in the low-speed operation. Operation and
Generating the control signal to cause the driving means to execute
The third level difference is larger than the peak-to-peak value of the false resolution when the false resolution occurs in the high-frequency component and smaller than the peak-to-peak value in the entire high-frequency component. ,
Autofocus device.
上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第1のレベル量を変化させる第1のレベル可変手段を設けた請求項4に記載のオートフォーカス装置。5. The autofocus device according to claim 4 , further comprising first level variable means for inputting the video signal and changing the first level amount in accordance with a signal level of the input video signal . 上記映像信号が入力され、この入力された映像信号の信号レベルに応じて上記第3のレベル差を変化させる第3のレベル可変手段を設けた請求項4または5に記載のオートフォーカス装置。6. The autofocus device according to claim 4, further comprising third level variable means for inputting the video signal and changing the third level difference in accordance with a signal level of the input video signal.
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